試析現代網絡存儲技術
[論文關鍵詞]網絡存儲 DAS NAS SAN
[論文摘要]伴隨著網絡的發展，資源的共享問題、數據的存儲問題成為網絡發展的重要問題。采用何種方式完成數據的網絡存儲，如何提高網絡存儲的安全性、穩定性，如何提高網絡存儲的效率是現代網絡存儲最關心的問題。
一、概述
數據的重要性已經得到用戶的廣泛重視，存儲領域也能夠逆整個IT的頹勢而前行。因此，存儲被認為是繼PC、服務器之后，帶動整個IT向前發展的又一潛力巨大的增長點。什么是網絡存儲?經歷過電腦運算能力和網絡聯通能力兩次快速發展，目前人們對網絡的需求不再滿足于連通能力，而是更為強大的信息能力。隨著越來越多的關鍵信息轉化為數字形式并存儲在可管理的介質中，網絡對于存儲和管理信息的能力產生了新的需求。可以這樣說：網絡是否具有高的效率，取決于其數據存儲和管理的能力。在網絡存儲決定網絡架構的今天，IT行業已經從PC、網絡步入了以存儲為核心的時代。
二、網絡存儲技術的分類
早期的存儲系統是計算機系統的一部分，大多以存儲設備形式出現。計算機系統可以通過總線連接到磁盤，或者通過輸入／輸出系統與磁盤系統相連，或者是計算機基本上是以單機方式工作的。隨著網絡的發展，數據的存儲也逐漸由單機向多機方式和專用機發展，數據的共享與傳遞也逐漸從依賴主機系統向依賴網絡系統發展。當前，應用業務系統有向多服務器、多數據源演變的趨勢。在大型企業應用和Intemet發布系統中，安裝數十臺服務器已經很常見。但過于分散的數據資源，會給訪問和管理帶來困難。因此，數據存儲問題備受關注。存儲系統大致可以分成三種類型：
（一）直接依附存儲系統(Direct Attached Storage，DAS)。直接依附存儲系統DAS又稱為以服務器為中心的存儲體系。其特征為存儲設備是通用服務器的一部分，該服務器同時提供應用程序的運行，例如視頻流、數據庫等服務。數據的輸入／輸出由服務器負責，數據訪問與操作系統、文件系統和服務程序緊密相關。
（二）網絡依附存儲系統(Network Attached－torage，NAS)。這種存儲方式多采用專用數據服務器。該服務器不再承擔應用服務，稱之為瘦服務器”(Thin Server)。數據服務器通過局域網的接口與應用服務器連接。由于采用局域網上通用數據傳輸協議，如NFS，CIFS等，所以能夠在異構的服務器間共享數據，這一點在Windows和Unix混合下是十分重要的。
（三）存儲區域網絡(Storage Area Network， SAN)。存儲區域網絡SAN采用高速數據連接通道光纖通道(Fiber Channel，FC)連接服務器和存儲系統。從結構上看，服務器和數據存儲系統相互獨立。將設備連接到FC集線器或交換機上，便于擴展系統規模。FC的傳輸速率和可靠性極高，能夠滿足當前視／音頻業務的需求。在SAN中，所有的存儲設備和存儲數據均可采用中心化管理，使得整個存儲系統具有可伸縮性。
三、NAS、SAN與傳統存儲系統的比較
（一）獨立性。存儲系統的獨立性反映了服務器與存儲系統間的依賴程度。獨立性越強，服務器與存儲系統之間的相關性就越小。實際上，獨立性強的存儲系統可以自成體系，不必考慮與服務器連接的細節。
（二）帶寬與瓶頸。在傳統存儲系統中，應用程序必須通過服務器訪問存儲設備。考慮到所有的訪問都必須穿透服務器，容易形成瓶頸，因此要求服務器有很大的吞吐速率。LAN的速率和服務質量(QoS)取決于網絡類型。
（三）共享性。在傳統存儲服務器體系中，存儲設備并非直接面向網絡用戶或應用程序，而是以服務器作為訪問的。作為存儲設備，無論是硬盤、還是陣列，都是間接地提供數據共享服務，真正意義上的物理連接只有服務器的連接。NAS具有數據存儲獨立性，可以通過 LAN上運行的NFS、CIFS協議實現數據共享。 SAN直接支持服務器與存儲系統之間的多對多連接，具有共享特性。
（四）可擴展性。DAS體系只能通過增加服務器和磁盤存儲量來擴展容量，單一擴展容量幾乎不可行；業務增長造成的訪問流量增加會使服務器成為瓶頸，而擴展服務器價格過高且難度加大。NAS可以通過擴展I／0節點而增加容量，其帶寬可以通過新增的網絡接口而得以提高。SAN具有可擴展性，可增加存儲設備而實現系統擴充。
（五）可管理性。傳統的DAS造成企業中有大量的服務器和存儲系統，其異構型和分布性使管理工作難以展開。NAS、SAN均采用中心化數據管理，便于控制網絡上的每一個存儲點。
（六）存儲介質的多樣性。雖然DAS可以采用多種存儲介質，但是它與服務器之間緊密的連接，在使用上受到較多限制。基于SAN的存儲系統內，存儲設備和文件服務器被有效地分離，使得整個系統可以采用多種存儲介質；并且利用不同存儲介質和設備的特點，通過統一的中心數據管理，建立多層次的異構存儲體系。
四、NAS與SAN的比較
NAS、SAN與傳統網絡存儲技術相比而言，無論是從網絡傳輸帶寬、數據共享性還是從存儲容量的可擴充性、數據的一體化和安全性等個方面來說，其優越性是不言而喻的。所以，現在眾多的用戶在對其存儲方案進行選擇時，實際上也就成為對NAS和SAN的選擇了。
NAS和SAN有許多共同的特點。它們都提供集中化的數據存儲和整合優化，都能有效的存取文件，都允許在眾多的主機間共享并支持多種操作系統，都允許從應用服務器上分離存儲。而且，它們都提供數據的高可用性，都能通過冗余部件和RAID保證數據的完整性。
NAS和SAN也有著一些不同點。首先，實施和維護的難易程度不同。上面曾提到，NAS的存儲設備與眾多訪問客戶的連接是通過標準的LAN進行的，也就是說，直接將NAS存儲設備接入LAN中就可以使用了，管理者所要做的只是來定義網絡存取權限或為每個用戶定義磁盤限額。而且由于NAS采用了熱插拔和即插即用技術，所以在新設備接人時無需關閉數據服務器或進行重新配置，新增的存儲空間可以立即為眾多的應用服務器和客戶機所共享。而SAD的存儲設備與客戶之間的聯系是通過專用FC集線器和交換機來進行的，如果客戶端增加，就要對交換機進行級連，這就大大增大了安裝與設置難度。其次，二者的設備管理難易程度不同。由于NAS中每一個I／O節點都有自己的存儲設備，而這些設備又沒有一個統一的管理的界面，所以管理人員就必須逐一管理每個NAS設備，從而使管理隨網絡上的NAS設備的增多而線性增加。而SAN對整個網絡中的存儲設備的管理，是采用SAN專用管理軟件來進行集中式管理的，用戶可以通過簡單的圖形界面來管理不同平臺和介質上的數據，也就是說，在SAN中，其整個存儲網絡成為了一個集中化的存儲池，這樣，管理人員管理起來就非常簡單了。再者，NAS和SAN是管理對象也不相同。SAN管理的是磁盤空間，而NAS管理的是文件，也就是說，SAN是個磁盤工廠，而NAS只是一個文件服務器。最后，也是最重要的一點，那就是二者在性能上有所不問。NAS是基于傳統以太網絡的存取設備，雖然減輕了服務器所承擔的壓力，但勢必嚴重增加網絡的負荷。
五、
通過對現有網絡存儲的比較，顯而易見，在未來的網絡應用中，SAN將成為網絡存儲的主流。首先，SAN結構簡單，易于實現。其次，初期較少。除了NAS文件服務器本身，存儲系統幾乎不需購買其他任何設備。最后，SAN易于實現多個局域網子網段的存儲共享。
參考文獻：
[1]周敬利 余勝生等 網絡存儲原理技術，清華大學出版社，2005.
[2]司馬聰，存儲交換機的技術發展趨勢淺析，《每周電腦報》，2004.
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